黃桂芹，付宇，繆明星，顏天華

0 引言

據(jù)2020年全球癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析顯示，我國正處于癌癥轉(zhuǎn)型期，并且在肺癌、結(jié)直腸癌和女性乳腺癌方面所承受的負(fù)擔(dān)不斷加重[1]。臨床上，癌癥患者多采用化療、放療等治療手段，不良反應(yīng)大，且易產(chǎn)生耐藥性。鐵死亡是一種調(diào)節(jié)性、鐵依賴性細(xì)胞死亡的新形式，由Dixon等[2]于2012年提出。研究發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞比正常上皮細(xì)胞對鐵死亡更為敏感，如肺癌和乳腺癌[3]。此外，在耐藥的腫瘤細(xì)胞中，間充質(zhì)標(biāo)志物上調(diào)和上皮標(biāo)志物下調(diào)的細(xì)胞表現(xiàn)為對鐵死亡的易感性[2]。因此，存在適當(dāng)?shù)闹委煷埃梢栽诒Ａ粽＝M織的同時，選擇性誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡。目前，鐵死亡介導(dǎo)的免疫治療以及與其他治療方法的聯(lián)合應(yīng)用在抗腫瘤治療中展現(xiàn)出廣闊的前景。本文將基于鐵死亡與免疫細(xì)胞的緊密聯(lián)系，就鐵死亡介導(dǎo)的抗腫瘤免疫治療展開綜述。

1 鐵死亡

鐵死亡最主要的特征在于鐵催化過量存在于細(xì)胞膜中的含多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFA）的磷脂（phospholipids, PLs）過氧化。能量應(yīng)激通過激活腺苷酸活化蛋白激酶，限制PUFA的生物合成并對抗鐵死亡[4]。Yi等研究證明，過度激活的PI3K-AKT-mTORC1信號通路通過固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1和硬脂酰輔酶A去飽和酶1介導(dǎo)生成單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid, MUFA），保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受氧化應(yīng)激和鐵死亡的影響[5]。通過調(diào)節(jié)鐵含量、含鐵酶的活性以及抗氧化途徑等，也可以使腫瘤細(xì)胞對鐵死亡敏感。細(xì)胞鐵穩(wěn)態(tài)受鐵調(diào)蛋白1和鐵調(diào)節(jié)蛋白2的精細(xì)控制[6-7]。維生素E會影響脂氧合酶（lipoxygenase, LOX）活性[8]。Zou等發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞色素P450氧化還原酶可以促進(jìn)含PUFA的PLs發(fā)生過氧化[9]。Shigeta等研究表明，多藥耐藥基因MDR1通過促使谷胱甘肽（GSH）外流，提高腫瘤細(xì)胞對鐵死亡的敏感度[10]。此外，Zeitler等也研究發(fā)現(xiàn)，免疫細(xì)胞分泌的氨基酸氧化酶白介素4誘導(dǎo)蛋白1（interleukin 4 induced 1, IL4i1）無細(xì)胞毒性，它可以產(chǎn)生代謝物吲哚3丙酮酸鹽，并通過自由基清除機(jī)制和協(xié)調(diào)基因表達(dá)譜來抑制腫瘤細(xì)胞鐵死亡[11]。由此推測，IL4i1抑制劑可以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的死亡途徑。

2 鐵死亡與免疫細(xì)胞

2.1 鐵死亡與CD8+T細(xì)胞

CD8+T細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment, TME）中抗腫瘤免疫的主要執(zhí)行者。CD8+T細(xì)胞通過釋放干擾素γ（interferonγ, IFNγ）降低胱氨酸/谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（System Xc-）亞單位SLC3A2和SLC7A11的表達(dá)水平，而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞鐵死亡[12]。研究表明，T細(xì)胞來源的IFNγ與花生四烯酸（arachidonic acid, AA）結(jié)合可以誘導(dǎo)免疫原性腫瘤細(xì)胞的鐵死亡。IFNγ通過刺激脂酰輔酶A合成酶長鏈家族成員4（acyl-CoA synthetase long-chain family 4, ACSL4）改變腫瘤細(xì)胞的脂質(zhì)狀態(tài)，從而增加AA與酰基鏈磷脂的結(jié)合[13]。發(fā)生鐵死亡的腫瘤細(xì)胞可以釋放多種免疫刺激信號，如高遷移率族框1、鈣網(wǎng)蛋白、ATP和磷脂酰乙醇胺等。這些信號可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞成熟，提高巨噬細(xì)胞吞噬鐵死亡細(xì)胞的效率，并進(jìn)一步增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞對腫瘤的浸潤[12]。然而，有研究表明，TME中CD36介導(dǎo)的鐵死亡會抑制CD8+T細(xì)胞效應(yīng)功能并損害其抗腫瘤能力。CD36通過腫瘤浸潤C(jī)D8+T細(xì)胞攝取脂肪酸，誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化和鐵死亡，導(dǎo)致細(xì)胞毒性因子減少和抗腫瘤能力受損[14]。因此，鐵死亡在某種程度上也會抑制抗腫瘤免疫并促進(jìn)腫瘤生長。

2.2 鐵死亡與巨噬細(xì)胞

TME中M1型巨噬細(xì)胞對GPX4缺失誘導(dǎo)的鐵死亡表現(xiàn)出更高的抵抗性。M2亞型由于缺乏誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)和一氧化氮生成，因此更容易受到GPX4抑制引發(fā)鐵死亡的影響[15]。Dai等發(fā)現(xiàn)，鐵死亡可以通過驅(qū)動TME中巨噬細(xì)胞的極化來促進(jìn)腫瘤生長。KRASG12D蛋白是KRAS蛋白最常見的突變形式。在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)下，腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬依賴性鐵死亡，KRASG12D從腫瘤細(xì)胞釋放到TME中被巨噬細(xì)胞吸收，并通過STAT3依賴的脂肪酸氧化途徑，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為M2亞型，加速腫瘤的發(fā)展[16]。因此，直接靶向細(xì)胞內(nèi)信號通路以增加M1/M2的比率，可能是腫瘤治療的另一個方向。

2.3 鐵死亡與自然殺傷細(xì)胞

自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell, NK）功能缺陷導(dǎo)致腫瘤發(fā)生率和生長率提高。研究發(fā)現(xiàn)，TME中功能障礙的NK細(xì)胞表現(xiàn)出與脂質(zhì)過氧化、氧化損傷有關(guān)蛋白表達(dá)的增加，且細(xì)胞形態(tài)與鐵死亡細(xì)胞相似。脂質(zhì)過氧化相關(guān)的氧化應(yīng)激會抑制NK細(xì)胞的葡萄糖代謝，導(dǎo)致TME中NK細(xì)胞功能障礙[17]。激活的核相關(guān)因子NRF2在體內(nèi)可以挽救NK細(xì)胞的葡萄糖代謝和抗腫瘤活性[18]。由此推測，TME中的NK細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，導(dǎo)致功能障礙，造成腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。然而，鐵死亡誘導(dǎo)劑和抑制劑對腫瘤相關(guān)NK細(xì)胞存活和功能的影響還有待進(jìn)一步探討。

2.4 鐵死亡與樹突狀細(xì)胞

樹突狀細(xì)胞功能也受鐵死亡的影響。Wiernicki等發(fā)現(xiàn)，骨髓來源初始樹突狀細(xì)胞在成熟過程中，LOX12/15表達(dá)水平升高，產(chǎn)生大量的脂質(zhì)過氧化物，可以反向抑制樹突狀細(xì)胞成熟[19]。研究表明，腫瘤相關(guān)樹突狀細(xì)胞中4羥基壬烯醛蛋白質(zhì)復(fù)合物水平的增加，可能觸發(fā)X-box結(jié)合蛋白1的激活和樹突狀細(xì)胞的功能失常[20]。因此，以GPX4或System Xc-為靶標(biāo)可能會削弱TME中初始樹突狀細(xì)胞的成熟過程和正常樹突狀細(xì)胞功能。

3 鐵死亡介導(dǎo)的抗腫瘤免疫治療

3.1 免疫治療

免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immunocheckpoint inhibitor, ICIs）主要通過激活CD8+T細(xì)胞，釋放IFNγ，激活JAK-STAT1通路，進(jìn)而下調(diào)SLC7A11和SLC3A2的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞脂質(zhì)過氧化依賴性鐵死亡[12]。在臨床中，ACSL4提高了ICIs治療的癌癥患者生存率[13]。同樣，在黑色素瘤患者中，SLC3A2表達(dá)的降低與ICIs療效的提高密切相關(guān)[21]。鐵死亡細(xì)胞釋放的損傷相關(guān)分子促進(jìn)樹突狀細(xì)胞成熟并誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞激活。激活的CD8+T細(xì)胞通過與TYRO3結(jié)合抑制鐵死亡，并且通過降低M1/M2巨噬細(xì)胞比例促進(jìn)了促腫瘤微環(huán)境的發(fā)展，導(dǎo)致抗PD-1/PD-L1治療的耐藥[22]。研究發(fā)現(xiàn)，抗PD-1藥物與轉(zhuǎn)化生長因子β抑制劑可以協(xié)同增強(qiáng)TME中的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致M1巨噬細(xì)胞中H2O2的含量增加，促進(jìn)Fenton反應(yīng)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡[23]。由此推測，鐵死亡對腫瘤免疫治療的長期影響取決于腫瘤細(xì)胞和各種免疫細(xì)胞亞群之間的相互作用。

3.2 免疫治療與納米治療

納米技術(shù)在腫瘤治療方面取得了顯著的成功，然而，由于殘余細(xì)胞毒性等原因，在臨床應(yīng)用方面受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。研究表明，由柳氮磺胺吡啶（sulfasalazine, SAS）負(fù)載的磁性納米顆粒（Fe3O4）和血小板（platelet, PLT）膜組裝而成的Fe3O4-SAS@PLT介導(dǎo)的鐵死亡，不僅能誘導(dǎo)腫瘤特異性免疫應(yīng)答，還能有效地將免疫抑制型M2再極化為抗腫瘤型M1，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞與巨噬細(xì)胞間的抗腫瘤相互作用[24]。此外，在血紅蛋白（Hemoglobin, Hb）與光敏劑氯蛋白e6（chlorin e6, Ce6）連接，負(fù)載索拉菲尼（Sorafenib, SRF）構(gòu)建的納米顆粒SRF@Hb-Ce6中，Hb利用自身與氧結(jié)合的鐵，在為光動力療法（photo dynamic therapy,PDT）提供氧氣的同時，為鐵死亡提供鐵。PDT通過誘導(dǎo)免疫細(xì)胞分泌IFNγ增強(qiáng)了鐵死亡[25]。綜上所述，抗癌巨噬細(xì)胞天然轉(zhuǎn)化聯(lián)合鐵死亡治療可能具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.3 免疫治療與放射治療

放射治療可直接誘導(dǎo)癌細(xì)胞鐵死亡。毛細(xì)血管擴(kuò)張突變基因（ataxia telangiectasia-mutated gene,ATM）介導(dǎo)的SLC7A11下調(diào)和ACSL4上調(diào)是放療誘導(dǎo)癌細(xì)胞鐵死亡的重要原因[26-27]。但隨著放射治療的進(jìn)行，癌細(xì)胞進(jìn)化出適應(yīng)性反應(yīng)，例如上調(diào)SLC7A11或GPX4表達(dá)。研究證明，放射治療介導(dǎo)的p53激活可以拮抗放射治療誘導(dǎo)的SLC7A11表達(dá)，抑制GSH合成，從而促進(jìn)放療誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化和鐵死亡[3]。Koppula等發(fā)現(xiàn)，通過抑制鐵死亡抑制蛋白1來誘導(dǎo)鐵死亡，可以使Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1缺陷的癌細(xì)胞或患者來源的異種移植腫瘤模型對放療敏感[28]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，免疫治療激活的CD8+T細(xì)胞和放射治療激活的巨噬細(xì)胞釋放的IFNγ可以獨(dú)立而協(xié)同地抑制SLC7A11，導(dǎo)致胱氨酸攝取減少，進(jìn)而增加脂質(zhì)過氧化水平和鐵死亡，使腫瘤細(xì)胞對放射治療敏感[26]。綜上，放射治療聯(lián)合鐵死亡誘導(dǎo)劑和免疫檢查點(diǎn)抑制劑可能成為消除放射治療抵抗的新策略。

3.4 免疫治療與靶向治療

腫瘤細(xì)胞對靶向治療的抵抗仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。鐵死亡誘導(dǎo)可以有效逆轉(zhuǎn)腫瘤的多藥耐藥，突破化療藥物的耐藥局限。目前，已應(yīng)用于臨床或具有強(qiáng)大臨床轉(zhuǎn)化潛力的促鐵死亡藥物，見表1。免疫治療與靶向治療聯(lián)用協(xié)同抗腫瘤效應(yīng)存在較大的開發(fā)潛力。

4 小結(jié)與展望

鐵死亡在抗腫瘤免疫中是一把雙刃劍。一方面，誘導(dǎo)鐵死亡可能抑制抗腫瘤免疫細(xì)胞的存活并導(dǎo)致功能缺陷，如CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞。另一方面，一些免疫抑制細(xì)胞也需要GPX4或其他潛在因子來防止鐵死亡和維持腫瘤細(xì)胞活化，如M2型巨噬細(xì)胞。因此，提高鐵死亡誘導(dǎo)劑特異性，并嚴(yán)格控制鐵死亡誘導(dǎo)劑的用量，對于減少正常組織的不良反應(yīng)至關(guān)重要。此外，癌細(xì)胞的異質(zhì)性導(dǎo)致其對鐵死亡敏感度存在差異。因此，調(diào)節(jié)影響癌細(xì)胞鐵死亡敏感度的關(guān)鍵因子，對避免惡性腫瘤從抗癌治療中逃逸具有重要的臨床意義。綜上，鐵死亡誘導(dǎo)在抗腫瘤治療中存在巨大潛力，并且隨著我們對鐵死亡及其與其他生物學(xué)過程關(guān)系理解的加深，同時調(diào)節(jié)多種細(xì)胞死亡途徑將有助于改善抗腫瘤的治療效果。進(jìn)一步深入研究鐵死亡在TME中的具體調(diào)節(jié)機(jī)制，將有助于設(shè)計靶向癌癥治療的鐵死亡誘導(dǎo)劑，為臨床腫瘤耐藥治療提供通過鐵死亡觸發(fā)免疫反應(yīng)的新選擇。

利益沖突聲明：

所有作者均聲明不存在利益沖突。